解讀 Sei 新白皮書：Giga 升級引入哪些技術創新？

Sei 在 Giga 升級中引入包括非同步執行、多提議者共識、交易並行處理和儲存優化等機制。本文源自 Pavel Paramonov, Hazeflow 創辦人 所著文章，由 Felix, PANews 整理、編譯及撰稿。 （前情提要：$SEI 單月狂飆 70%！啟動 SIP-3 提案：轉型純 EVM，瞄準每秒 10 萬交易 ） （背景補充：MetaMask 五月將支援 Solana 網路「首跨足非 EVM 鏈」小狐狸錢包走出以太坊舒適圈 ） Sei 釋出了新白皮書，其中介紹了最新的 Giga 升級。大多數讀者覺得 17 頁的深度技術內容難以閱讀。因此，本文將解釋此次更新的內容以及如何在不同層面提升區塊鏈效能。 1. 關於非同步執行的區塊生成 Giga 的主要思想和基礎如下： 「如果我們的交易列表有序以及區塊鏈的初始狀態一致，並且所有誠實的節點都按照相同的順序處理這些交易，那麼節點們將會達到相同的最終狀態。」 在這種情況下，結果僅取決於初始狀態和交易順序。這意味著共識只需就區塊內交易的順序達成一致，每個節點都可以獨立計算最終狀態。 在這種模型中，將共識與執行分離，允許區塊非同步執行。 一旦區塊最終確定，節點就會對其進行處理，並在後續區塊中提交其狀態。 然後通過狀態共識驗證該區塊，以確保所有節點都計算出了正確的最終狀態。 這裡的一個重要細節是，執行與共識（生成）是並行進行的。節點在執行一個區塊的計算時，也會接收其他區塊。 因此，區塊實際上是按照總順序（而不是並行）執行的，而區塊生成過程本身確實與共識並行發生。但是，對於任何給定的區塊，這些過程都是完全非同步的。 顯然，同時對同一個區塊進行共識和執行似乎是不可能的。因此，在執行區塊 n 時，節點會接收區塊 n+1 以進行下一步。 如果共識出現偏差（例如網路中有三分之一的節點惡意行事），鏈就會暫停，這與標準的 BFT 協議類似。 區塊內執行失敗的交易不會使該區塊無效，只是保持失敗狀態，因為區塊生成和執行是分開的，並且當前區塊的最終狀態會在後續區塊中提交。 2 多提議者模型如何實現以及 Autobahn 是什麼？ 該共識協議本身被稱為「Autobahn」（就像不限速的德國高速公路一樣）。Autobahn 將資料可用性和交易排序分離開來，其背後有一個有趣的模型。 就像任何一條高速公路的車道一樣，存在多條車道，每個節點都有自己的通道。節點使用這些通道來提出有關交易排序的提案。提案只是交易的有序集合。 Autobahn 有時會執行「tipcut」操作，即聚合多個提案以最終確定交易的順序。 正如之前所說，每個驗證者都有自己的通道來提議交易批次。 當一個節點收到有效的提議時，會發送投票來確認該提議已收到。 提案收集到投票後，會形成一個可用性證明（PoA），確保資料已被網路中至少一個誠實節點接收。 Tipcut 的發生時間以毫秒為單位，最終來自 Autobahn 的多個提案會被「cut.」。 提議者有動力等待發布區塊並在可能的情況下發布單個區塊，但每個區塊的執行時間限制（類似於 Gas 限制）會稍微改變這種動態。 一條通道上的一個提議通常相當於一個區塊，這意味著當 Tipcut 發生時，多個區塊會被同時切斷。 此後，該 slot 的領導者將 Tipcut 傳送給其他節點以完成排序。節點實際上在對單個 Tipcut 進行投票的同時，就已經在準備下一個 Tipcut 了。 錯過批次的節點可以從 PoA 中列出的驗證者那裡非同步獲取：這就是需要資料可用性的本質原因。 在同步條件下，如果領導者正確，Autobahn 會在兩輪通訊中完成提議確認。如果領導者出現故障，該機制會選舉出新的領導者以保持程式。 下一個 tip-cut 提議實際上可以在當前 tip-cut 的提交階段開始，從而減少延遲，因為執行與生成並行進行。 實際上，整個模型是一個多提議者模型，其中許多節點可以同時為其區塊排序提出提案。每個驗證者都提議自己的區塊，並接收網路擁有這些區塊的證明（PoA），這有助於提高網路的吞吐量和整體效率。 3 並行執行及其適用情況 正如之前提到的，區塊執行過程與共識是並行發生的，儘管區塊本身實際上是按順序執行的。您可能會想這是否構成真正的並行執行。 答案既是肯定的，也是否定的。 雖然區塊是按順序執行，但區塊內的交易確實可以並行執行。如果交易不修改（寫入）相同的狀態，並且一個交易的結果不影響另一個交易，那麼它們就可以並行執行。 簡而言之，它們的執行路徑不應該相互依賴。Giga 沒有記憶體池，交易會立即被節點包含。 Giga 假定大多數交易之間不存在衝突，並在多個處理器核心上同時處理這些交易。 每筆交易的更改會暫時儲存在一個私有緩衝區中，不會立即應用到區塊鏈上。 處理完成後，系統會檢查該交易是否與之前的交易存在衝突。 如果存在衝突，該交易將被重新處理。如果沒有衝突，其更改將被應用於區塊鏈並最終確定。 也可能存在高頻衝突的情況，在這種情況下，系統會切換為一次處理一個事務，以確保事務能夠推進。 簡單來說，並行執行將事務分配到多個核心上，使那些沒有衝突的事務能夠同時執行。 4. 儲存問題與優化 由於交易量很大，資料需要既安全又易於訪問，因此其儲存方式應與傳統區塊鏈儲存略有不同。Giga 以簡單的鍵值（key-value）格式儲存資料，這是一種相對扁平的結構，有助於減少資料更改時所需的多次更新或檢查。 此外，Giga 還採用分層儲存方式：近期資料保留在 SSD（高速）上，而較少使用的資料則遷移到速度較慢、更具成本效益的儲存系統中。 如果某個節點崩潰，它可以回放日誌以恢復正確的狀態，並將更新應用於 RocksDB（一種專用資料庫）以組織資料。 該儲存系統採用了一種加密累加器（Cryptographic Accumulator），能夠證明資料的正確性而無需進行繁重的計算。累加器以批處理的方式進行更新，使得驗證者和輕節點能夠迅速就區塊鏈的當前狀態達成一致。 5. 成為多提議者 EVM L1 區塊...